(57)【要約】【課題】  回転や移動を伴う被検体の位置検出を行う光学式位置検出装置において、小型化が容易な光学式位置検出装置を提供することにある。【解決手段】  円周方向の位置で反射率の異なる反射円盤と、反射円盤に向かって光を照射する光源と、光源から照射され反射円盤で反射した光を受光する受光素子とを備え、回転する被検体に反射円盤を装着し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の回転位置を検出することを特徴とする。【選択図】図１
2007033100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向の位置で反射率の異なる反射円盤と、
該反射円盤に向かって光を照射する光源と、
該光源から照射され該反射円盤で反射した光を受光する受光素子とを備え、
回転する被検体に該反射円盤を装着し、該反射率により異なる該受光素子の受光量により該被検体の回転位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
直線方向の位置で反射率の異なる反射板と、
該反射板に向かって光を照射する光源と、
該光源から照射され該反射板で反射した光を受光する受光素子とを備え、
移動する被検体に該反射板を装着し、該反射率により異なる該受光素子の受光量により該被検体の移動位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項３】
円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域と反射率が均一の反射率均一領域とを同心円状に有する反射円盤と、
該反射円盤に向かって光を照射する光源と、
該光源から照射され該反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、
該光源から照射され該反射率均一領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、
回転する被検体に該反射円盤を装着し、
該２つの受光素子の受光量の比により該被検体の回転位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項４】
直線方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域と反射率が均一の反射率均一領域とを平行に有する反射板と、
該反射板に向かって光を照射する光源と、
該光源から照射され該反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、
該光源から照射され該反射率均一領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、
移動する被検体に該反射板を装着し、
該２つの受光素子の受光量の比により該被検体の移動位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項５】
円周方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域と、円周方向の位置で該第１の反射率変化領域とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域とを同心円状に有する反射円盤と、
該反射円盤に向かって光を照射する光源と、
該光源から照射され該第１の反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、
該光源から照射され該第２の反射率変化領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、
回転する被検体に該反射円盤を装着し、
該２つの受光素子の受光量の演算により該被検体の回転位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項６】
直線方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域と、直線方向の位置で該第１の反射率変化領域とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域とを平行に有する反射板と、
該反射板に向かって光を照射する光源と、
該光源から照射され該第１の反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、
該光源から照射され該第２の反射率変化領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、
移動する被検体に該反射板を装着し、
該２つの受光素子の受光量の演算により該被検体の移動位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転や移動を伴う被検体の位置検出を行う光学式位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転体の回転角度（被検体の位置）を検出するために、光源と受光素子との間に回転円盤を設けた光学式位置検出装置がある。例えば、特許文献１に示された回転角度検出装置が、この光学式位置検出装置の一例である。
【０００３】
特許文献１の回転角度検出装置は、相対向して配置された発光素子と受光素子との間に、半透明材料よりなる回転円盤を配置し、回転円盤は透過率が円周方向に直線的に変化する領域と、透過率が一定の領域とをドーナツ状に設けている。そして、発光素子から照射され回転円盤を透過した光を受光素子で受けて、光を受けた受光素子の出力により、回転円盤の回転位置を検出するものである。
【特許文献１】特開昭６１−９３９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の光学式位置検出装置では、発光素子と発光素子との間に回転円盤を設ける必要があり、回転角度検出装置を小型化することは困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、小型化が容易な光学式位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の光学式位置検出装置は、円周方向の位置で反射率の異なる反射円盤と、反射円盤に向かって光を照射する光源と、光源から照射され反射円盤で反射した光を受光する受光素子とを備え、回転する被検体に反射円盤を装着し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の回転位置を検出することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の光学式位置検出装置は、直線方向の位置で反射率の異なる反射板と、反射板に向かって光を照射する光源と、光源から照射され反射板で反射した光を受光する受光素子とを備え、移動する被検体に反射板を装着し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の移動位置を検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の光学式位置検出装置は、円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域と反射率が均一の反射率均一領域とを同心円状に有する反射円盤と、反射円盤に向かって光を照射する光源と、光源から照射され反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、光源から照射され反射率均一領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、回転する被検体に反射円盤を装着し、２つの受光素子の受光量の比により被検体の回転位置を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の光学式位置検出装置は、直線方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域と反射率が均一の反射率均一領域とを平行に有する反射板と、反射板に向かって光を照射する光源と、光源から照射され反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、光源から照射され反射率均一領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、移動する被検体に反射板を装着し、２つの受光素子の受光量の比により被検体の移動位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の光学式位置検出装置は、円周方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域と、円周方向の位置で第１の反射率変化領域とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域とを同心円状に有する反射円盤と、反射円盤に向かって光を照射する光源と、光源から照射され第１の反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、光源から照射され第２の反射率変化領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、回転する被検体に反射円盤を装着し、２つの受光素子の受光量の演算により被検体の回転位置を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の光学式位置検出装置は、直線方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域と、直線方向の位置で第１の反射率変化領域とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域とを平行に有する反射板と、反射板に向かって光を照射する光源と、光源から照射され第１の反射率変化領域で反射した光を受光する第１の受光素子と、光源から照射され第２の反射率変化領域で反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、移動する被検体に反射板を装着し、２つの受光素子の受光量の演算により被検体の移動位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、光源から照射され反射円盤で反射した光を受光素子で受光し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の回転位置を検出することから、発光素子と受光素子とを反射円盤に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。
【００１３】
請求項２の発明によれば、光源から照射され反射板で反射した光を受光素子で受光し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の移動位置を検出することから、発光素子と受光素子とを反射板に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。
【００１４】
請求項３の発明によれば、光源から照射され反射円盤で反射した光を受光素子で受光し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の回転位置を検出することから、発光素子と受光素子とを反射円盤に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。
また、円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域と反射率が均一の反射率均一領域とのそれぞれから反射した光の受光量の比により被検体の回転位置を検出することから、発光素子の輝度が変わったとしても、安定して被検体の回転位置を検出することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、光源から照射され反射板で反射した光を受光素子で受光し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の移動位置を検出することから、発光素子と受光素子とを反射板に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。
また、直線方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域と反射率が均一の反射率均一領域とのそれぞれから反射した光の受光量の比により被検体の移動位置を検出することから、発光素子の輝度が変わったとしても、安定して被検体の移動位置を検出することができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、光源から照射され反射円盤で反射した光を受光素子で受光し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の回転位置を検出することから、発光素子と受光素子とを反射円盤に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。
また、円周方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域と、円周方向の位置で第１の反射率変化領域とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域とのそれぞれから反射した光の受光量の演算により被検体の回転位置を検出することから、発光素子の輝度が変わったとしても、安定して被検体の回転位置を検出することができると共に、回転位置の検出感度を向上させることができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、光源から照射され反射板で反射した光を受光素子で受光し、反射率により異なる受光素子の受光量により被検体の移動位置を検出することから、発光素子と受光素子とを反射板に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。
また、直線方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域と、直線方向の位置で第１の反射率変化領域とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域とのそれぞれから反射した光の受光量の演算により被検体の移動位置を検出することから、発光素子の輝度が変わったとしても、安定して被検体の移動位置を検出することができると共に、移動位置の検出感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の形態における光学式位置検出装置は、回転や移動を伴う被検体の位置検出を行うものである。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明に係る光学式位置検出装置の第１の実施例を示す斜視図である。図２は、同光学式位置検出装置の縦断面図である。本実施例の光学式位置検出装置１は、被検体（図示せず）に装着する反射円盤１５と、被検体の回転位置を検出するセンサー１０とから構成されている。
【００２０】
反射円盤１５は、円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域１７を備え、回転軸１６を中心に回転可能なものである。反射率変化領域１７は、後述するセンサー１０の発光素子１２が照射する光を反射可能な領域である。そして、反射率変化領域１７の反射率は、円周方向に連続的に変化するようにする以外にも、不連続に変化したり、所定の幅をもって段階的に変化したり、また連続的に変化する領域を段階的に設けるなどしてもよく、円周方向で反射率が異なっていれば異なり方を限定するものではない。
【００２１】
センサー１０は、基板１１上の同一面に発光素子１２と受光素子１３とを備えている。発光素子１２は発光ダイオード等の光源である。受光素子１３はフォトトランジスタ等の受光素子であり、発光素子１２から照射され反射円盤１５で反射した光を受光し、その受光した光の受光量に相当する信号を出力するものである。受光素子１３の出力は、例えば、増幅器を介してＡＤ変換手段を介して電子計算機（マイコン等）等の回転位置検出手段（図示せず）に接続されている。尚、発光素子１２と受光素子１３とは、基板１１上の同一面に設けられているが、必ずしも同一の基板１１上に設ける必要はない。
【００２２】
本実施例の光学式位置検出装置１の使用にあたっては、まず、反射円盤１５を回転する被検体に装着する。その場合、被検体の回転軸と反射円盤１５の回転軸１６が同芯になるようにし、被検体の回転に合わせて反射円盤１５も回転するようにする。尚、装着する被検体は、モーターのように３６０度回転するものに限らず、ロボットアームの関節部分のように、所定角度しか回転しないものであってもよい。センサー１０と反射円盤１５との位置関係は、基板１１の発光素子１２や受光素子１３が設けられた面が、反射円盤１５の反射率変化領域１７に対向する位置関係である。
【００２３】
次に、本実施例の光学式位置検出装置１の動作を説明する。発光素子１２から光が照射され、その光が反射円盤１５の反射率変化領域１７で反射されて受光素子１３に到達する。そのときの受光素子１３の受光量を受光量ａとする。次に被検体が回転し反射円盤１５もそれに合わせて回転すると、発光素子１２から照射された光が反射する反射率変化領域１７の位置が変わり、反射率が変化する。これにより、受光素子１３で受光する受光量が変化することになる。この被検体が回転した後の受光量を受光量ｂとする。
【００２４】
回転位置検出手段は、予め知り得る反射率変化領域１７の反射率の分布から、受光量ａが反射率変化領域１７のどの位置で反射した光の受光量かを判断し、被検体の回転位置を検出することが可能である。また、回転位置検出手段で、受光量ｂから被検体の回転後の回転位置を検出することにより、被検体がどの方向に何度回転したかを検出することも可能である。また、受光量ａと受光量ｂを得た時間差を把握することで、被検体の回転速度を検出することも可能である。
【００２５】
以上のように、本実施例の光学式位置検出装置１によれば、光源である発光素子１２から照射され反射円盤１５で反射した光を受光素子１３で受光し、反射率により異なる受光素子１３の受光量により被検体の回転位置を検出することから、発光素子１２と受光素子１３とを反射円盤１５に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置１の小型化が容易である。また、本実施例のセンサー１０は、１枚の基板１１の同一面に発光素子１２と受光素子１３とを設けていることから、センサー１０の小型化が可能である。
【実施例２】
【００２６】
図３は、本発明に係る光学式位置検出装置の第２の実施例を示す斜視図である。図４は、同光学式位置検出装置の縦断面図である。本実施例の光学式位置検出装置２は、被検体（図示せず）に装着する反射板２０と、被検体の移動位置を検出するセンサー１０とから構成されている。
【００２７】
反射板２０は、長方形の板材で長手方向の直線方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域２１を備えている。反射率変化領域２１は、センサー１０の発光素子１２が照射する光を反射可能な領域である。そして、反射率変化領域２１の反射率は、直線方向に連続的に変化するようにする以外にも、不連続に変化したり、所定の幅をもって段階的に変化したり、また連続的に変化する領域を段階的に設けるなどしてもよく、長手方向の直線方向に反射率が異なっていれば異なり方を限定するものではない。
【００２８】
センサー１０は、基板１１上の同一面に発光素子１２と受光素子１３とを備えている。尚、実施例１と同様なので説明を省略する。尚、受光素子１３の出力は、例えば、増幅器を介してＡＤ変換手段を介して電子計算機（マイコン等）等の移動位置検出手段（図示せず）に接続されている。
【００２９】
本実施例の光学式位置検出装置２の使用にあたっては、まず、反射板２０を移動する被検体に装着する。その場合、被検体の移動方向と反射板２０の長手方向（反射率が変化する直線方向）とが一致するようにする。尚、装着する被検体は、例えば、ソレノイド等の移動するもので、移動方向は水平方向に限られず、鉛直方向や傾斜のある上下方向であってもよい。センサー１０と反射板２０との位置関係は、基板１１の発光素子１２や受光素子１３が設けられた面が、反射板２０の反射率変化領域２１に対向する位置関係である。
【００３０】
次に、本実施例の光学式位置検出装置２の動作を説明する。発光素子１２から光が照射され、その光が反射板２０の反射率変化領域２１で反射されて受光素子１３に到達する。そのときの受光素子１３の受光量を受光量ａとする。次に被検体が移動し反射板２０もそれに合わせて移動すると、発光素子１２から照射された光が反射する反射率変化領域２１の位置が変わり、反射率が変化する。これにより、受光素子１３で受光する受光量が変化することになる。この被検体が移動した後の受光量を受光量ｂとする。
【００３１】
移動位置検出手段は、予め知り得る反射率変化領域２１の反射率の分布から、受光量ａが反射率変化領域２１のどの位置で反射した光の受光量かを判断し、被検体の移動位置を検出することが可能である。また、移動位置検出手段で、受光量ｂから被検体の移動後の移動位置を検出することにより、被検体がどの方向にどれだけの距離移動したかを検出することも可能である。また、受光量ａと受光量ｂを得た時間差を把握することで、被検体の移動速度を検出することも可能である。
【００３２】
以上のように、本実施例の光学式位置検出装置２によれば、光源である発光素子１２から照射され反射板２０で反射した光を受光素子１３で受光し、反射率により異なる受光素子１３の受光量により被検体の移動位置を検出することから、発光素子１２と受光素子１３とを反射板２０に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置２の小型化が容易である。
【実施例３】
【００３３】
図５は、本発明に係る光学式位置検出装置の第３の実施例を示す斜視図である。図６は、同光学式位置検出装置の縦断面図である。図７は、同光学式位置検出装置の受光素子の出力を示すグラフである。本実施例の光学式位置検出装置３は、被検体（図示せず）に装着する反射円盤３０と、被検体の回転位置を検出するセンサー２５とから構成されている。
【００３４】
反射円盤３０は、外周部分にドーナツ状に円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域３２を備え、回転軸３１と反射率変化領域３２との間に反射率が均一な円形の反射率均一領域３３を備え、回転軸３１を中心に回転可能なものである。すなわち、反射率変化領域３２と反射率均一領域３３とは、反射円盤３０に同心円状に設けられている。反射率変化領域３２は、後述するセンサー２５の発光素子２７が照射する光を反射可能な領域である。そして、反射率変化領域３２の反射率は、円周方向に連続的に変化するようにする以外にも、不連続に変化したり、所定の幅をもって段階的に変化したり、また連続的に変化する領域を段階的に設けるなどしてもよく、円周方向で反射率が異なっていれば異なり方を限定するものではない。尚、本実施例では、反射円盤３０の外周に反射率変化領域３２を設け、内周部分に反射率均一領域３３を設けたが、その配置は逆であってもよい。また、反射率均一領域３３を光を全反射する領域とすることも可能である。
【００３５】
センサー２５は、基板２６上の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを備えている。発光素子２７は発光ダイオード等の光源である。受光素子２８，２９はフォトトランジスタ等の受光素子であり、発光素子２７から照射され反射円盤３０で反射した光を受光し、その受光した光の受光量に相当する信号を出力するものである。受光素子２８，２９の出力は、例えば、増幅器を介してＡＤ変換手段を介して電子計算機（マイコン等）等の回転位置検出手段（図示せず）に接続されている。また、受光素子２８，２９のそれぞれの出力を差動増幅器に入力し、その差動出力を１つのＡＤ変換手段を介して電子計算機等の回転位置検出手段に接続するようにしてもよい。尚、発光素子２７と受光素子２８，２９とは、基板２６上の同一面に設けられているが、必ずしも同一の基板２６上に設ける必要はない。
【００３６】
本実施例の光学式位置検出装置３の使用にあたっては、まず、反射円盤３０を回転する被検体に装着する。その場合、被検体の回転軸と反射円盤３０の回転軸３１が同芯になるようにし、被検体の回転に合わせて反射円盤３０も回転するようにする。尚、装着する被検体は、モーターのように３６０度回転するものに限らず、ロボットアームの関節部分のように、所定角度しか回転しないものであってもよい。センサー２５と反射円盤３０との位置関係は、基板２６の発光素子２７や受光素子２８，２９が設けられた面が、反射円盤３０の反射率変化領域３２と反射率均一領域３３に対向する位置関係である。
【００３７】
次に、本実施例の光学式位置検出装置３の動作を説明する。発光素子２７から光が照射され、その光が反射円盤３０の反射率変化領域３２及び反射率均一領域３３で反射される。反射率変化領域３２で反射された光は受光素子２８に到達し、反射率均一領域３３で反射された光は受光素子２９に到達する。そのときの受光素子２８の受光量を受光量ａとし、受光素子２９の受光量を受光量ｂとする。次に被検体が回転し反射円盤３０もそれに合わせて回転すると、発光素子２７から照射された光が反射する反射率変化領域３２の位置が変わり、反射率が変化する。これにより、受光素子２８で受光する受光量が変化することになる。この被検体が回転した後の受光素子２８の受光量を受光量ｃとする。また、この被検体が回転した後の受光素子２９の受光量を受光量ｄとする。
【００３８】
回転位置検出手段は、予め知り得る反射率変化領域３２の反射率の分布及び反射率変化領域３２の反射率と反射率均一領域３３の反射率の比をもとに、受光量ａと受光量ｂとの比が反射率変化領域３２のどの位置で反射した光の受光量によるものかを判断し、被検体の回転位置を検出することが可能である。また、回転位置検出手段で、受光量ｃと受光量ｄとの比から被検体の回転後の回転位置を検出することにより、被検体がどの方向に何度回転したかを検出することも可能である。また、受光量ａと受光量ｃを得た時間差を把握することで、被検体の回転速度を検出することも可能である。
【００３９】
以上のように、本実施例の光学式位置検出装置３によれば、光源である発光素子２７から照射され反射円盤３０で反射した光を受光素子２８，２９で受光し、反射率により異なる受光素子２８の受光量と反射率が均一のためにほぼ同一の受光素子２９の受光量との比により被検体の回転位置を検出することから、発光素子２７と受光素子２８，２９とを反射円盤３０に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置３の小型化が容易である。また、本実施例のセンサー２５は、１枚の基板２６の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを設けていることから、センサー２５の小型化が可能である。
【００４０】
さらに、円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域３２と反射率が均一の反射率均一領域３３とのそれぞれから反射した光を受光素子２８と受光素子２９で受光し、これら受光量の比により被検体の回転位置を検出することから、発光素子２７の輝度が変わったとしても、安定して被検体の回転位置を検出することができる。
【実施例４】
【００４１】
図８は、本発明に係る光学式位置検出装置の第４の実施例を示す斜視図である。図９は、同光学式位置検出装置の縦断面図である。本実施例の光学式位置検出装置４は、被検体（図示せず）に装着する反射板３５と、被検体の移動位置を検出するセンサー２５とから構成されている。
【００４２】
反射板３５は、長方形の板材で長手方向の直線方向に反射率の異なる反射率変化領域３６を備え、反射率変化領域３６と平行に反射率が均一な反射率均一領域３７を備えている。反射率変化領域３６は、後述するセンサー２５の発光素子２７が照射する光を反射可能な領域である。そして、反射率変化領域３６の反射率は、直線方向に連続的に変化するようにする以外にも、不連続に変化したり、所定の幅をもって段階的に変化したり、また連続的に変化する領域を段階的に設けるなどしてもよく、長手方向の直線方向で反射率が異なっていれば異なり方を限定するものではない。尚、本実施例では、反射板３５の上部に反射率変化領域３６を設け、下部に反射率均一領域３７を設けたが、その配置は逆であってもよい。また、反射率均一領域３７を光を全反射する領域とすることも可能である。
【００４３】
センサー２５は、基板２６上の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを備えている。尚、実施例３と同様なので説明を省略する。尚、受光素子２８，２９の出力は、例えば、増幅器を介してＡＤ変換手段を介して電子計算機（マイコン等）等の移動位置検出手段（図示せず）に接続されている。また、受光素子２８，２９のそれぞれの出力を差動増幅器に入力し、その差動出力を１つのＡＤ変換手段を介して電子計算機等の移動位置検出手段に接続するようにしてもよい。尚、発光素子２７と受光素子２８，２９とは、基板２６上の同一面に設けられているが、必ずしも同一の基板２６上に設ける必要はない。
【００４４】
本実施例の光学式位置検出装置４の使用にあたっては、まず、反射板３５を移動する被検体に装着する。その場合、被検体の移動方向と反射板３５の長手方向（反射率が変化する直線方向）とが一致するようにする。尚、装着する被検体は、例えば、ソレノイド等の移動するもので、移動方向は水平方向に限られず、鉛直方向や傾斜のある上下方向であってもよい。センサー２５と反射板３５との位置関係は、基板２６の発光素子２７や受光素子２８，２９が設けられた面が、反射板３５の反射率変化領域３６と反射率均一領域３７に対向する位置関係である。
【００４５】
次に、本実施例の光学式位置検出装置４の動作を説明する。発光素子２７から光が照射され、その光が反射板３５の反射率変化領域３６及び反射率均一領域３７で反射される。反射率変化領域３６で反射された光は受光素子２８に到達し、反射率均一領域３７で反射された光は受光素子２９に到達する。そのときの受光素子２８の受光量を受光量ａとし、受光素子２９の受光量を受光量ｂとする。次に被検体が移動し反射板３５もそれに合わせて移動すると、発光素子２７から照射された光が反射する反射率変化領域３６の位置が変わり、反射率が変化する。これにより、受光素子２８で受光する受光量が変化することになる。この被検体が移動した後の受光素子２８の受光量を受光量ｃとする。また、この被検体が移動した後の受光素子２９の受光量を受光量ｄとする。
【００４６】
移動位置検出手段は、予め知り得る反射率変化領域３６の反射率の分布及び反射率変化領域３６の反射率と反射率均一領域３７の反射率の比をもとに、受光量ａと受光量ｂとの比が反射率変化領域３６のどの位置で反射した光の受光量によるものかを判断し、被検体の移動位置を検出することが可能である。また、移動位置検出手段で、受光量ｃと受光量ｄとの比から被検体の移動後の移動位置を検出することにより、被検体がどの方向にどれだけの距離移動したかを検出することも可能である。また、受光量ａと受光量ｃを得た時間差を把握することで、被検体の移動速度を検出することも可能である。
【００４７】
以上のように、本実施例の光学式位置検出装置４によれば、光源である発光素子２７から照射され反射板３５で反射した光を受光素子２８，２９で受光し、反射率により異なる受光素子２８の受光量と反射率が均一のためにほぼ同一の受光素子２９の受光量との比により被検体の移動位置を検出することから、発光素子２７と受光素子２８，２９とを反射板３５に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置４の小型化が容易である。
【００４８】
また、直線方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域３６と反射率が均一の反射率均一領域３７とのそれぞれから反射した光を受光素子２８と受光素子２９で受光し、こられの受光量の比により被検体の移動位置を検出することから、発光素子２７の輝度が変わったとしても、安定して被検体の移動位置を検出することができる。
【実施例５】
【００４９】
図１０は、本発明に係る光学式位置検出装置の第５の実施例に係る反射円盤を示す説明図である。本実施例の光学式位置検出装置は、実施例３記載の光学式位置検出装置３の反射円盤３０を、図１０に示す反射円盤４０に置き換えたもので、被検体（図示せず）に装着する反射円盤４０と、被検体の回転位置を検出するセンサー２５とから構成されている。
【００５０】
反射円盤４０は、外周部分にドーナツ状に円周方向の位置で反射率の異なる第１の反射率変化領域である反射率変化領域４２を備え、回転軸４１と反射率変化領域４２との間に、円周方向の位置で反射率変化領域４２とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域である反射率変化領域４３を備え、回転軸４１を中心に回転可能なものである。すなわち、反射率変化領域４２，４３は、反射円盤４０に同心円状に設けられている。反射率変化領域４２，４３は、後述するセンサー２５の発光素子２７が照射する光を反射可能な領域である。そして、反射率変化領域４２の反射率は、図１０に示すように円周方向に連続的に変化するようにする以外にも、不連続に変化したり、所定の幅をもって段階的に変化したり、また連続的に変化する領域を段階的に設けるなどしてもよく、円周方向で反射率が異なっていれば異なり方を限定するものではない。また、反射率変化領域４３は、円周方向の位置で反射率変化領域４２とは逆向きに反射率が変化するのであれば、円周方向での反射率の異なり方を限定するものではない。
【００５１】
センサー２５は、基板２６上の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを備えている。尚、実施例３と同様なので説明を省略する。尚、受光素子２８，２９の出力は、例えば、増幅器を介してＡＤ変換手段を介して電子計算機（マイコン等）等の回転位置検出手段（図示せず）に接続されている。また、受光素子２８，２９のそれぞれの出力を差動増幅器に入力し、その差動出力を１つのＡＤ変換手段を介して電子計算機等の回転位置検出手段に接続するようにしてもよい。尚、発光素子２７と受光素子２８，２９とは、基板２６上の同一面に設けられているが、必ずしも同一の基板２６上に設ける必要はない。
【００５２】
次に、本実施例の光学式位置検出装置の動作を説明する。発光素子２７から光が照射され、その光が反射円盤４０の反射率変化領域４２，４３で反射される。反射率変化領域４２で反射された光は受光素子２８に到達し、反射率変化領域４３で反射された光は受光素子２９に到達する。そのときの受光素子２８の受光量を受光量ａとし、受光素子２９の受光量を受光量ｂとする。次に被検体が回転し反射円盤４０もそれに合わせて回転すると、発光素子２７から照射された光が反射する反射率変化領域４２の位置が変わり、反射率が変化する。これにより、受光素子２８で受光する受光量が変化することになる。この被検体が回転した後の受光素子２８の受光量を受光量ｃとする。また、この被検体が回転した後の受光素子２９の受光量を受光量ｄとする。
【００５３】
回転位置検出手段は、例えば（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）という演算を行うことにより、反射率変化領域４２，４３の光の反射位置に固有の値を得ることができる。この固有の値は、回転位置検出手段で予め知り得る値であり、受光量ａと受光量ｂとを演算することにより、被検体の回転位置を検出することが可能である。また、回転位置検出手段で、受光量ｃと受光量ｄの演算から被検体の回転後の回転位置を検出することにより、被検体がどの方向に何度回転したかを検出することも可能である。また、受光量ａと受光量ｃを得た時間差を把握することで、被検体の回転速度を検出することも可能である。
【００５４】
以上のように、本実施例の光学式位置検出装置によれば、光源である発光素子２７から照射され反射円盤４０で反射した光を受光素子２８，２９で受光し、反射率により異なる受光素子２８と受光素子２９の受光量を演算することにより被検体の回転位置を検出することから、発光素子２７と受光素子２８，２９とを反射円盤４０に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。また、本実施例のセンサー２５は、１枚の基板２６の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを設けていることから、センサー２５の小型化が可能である。
【００５５】
さらに、円周方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域４２と、円周方向の位置で反射率変化領域４２とは逆向きに反射率の異なる反射率変化領域４３とのそれぞれから反射した光の受光量の演算により被検体の回転位置を検出することから、発光素子２７の輝度が変わったとしても、安定して被検体の回転位置を検出することができると共に、回転位置の検出感度を向上させることができる。
【実施例６】
【００５６】
図１１は、本発明に係る光学式位置検出装置の第６の実施例に係る反射板を示す説明図である。本実施例の光学式位置検出装置は、実施例４記載の光学式位置検出装置４の反射板３５を、図１１に示す反射板４５に置き換えたもので、被検体（図示せず）に装着する反射板４５と、被検体の移動位置を検出するセンサー２５とから構成されている。
【００５７】
反射板４５は、長方形の板材で長手方向の直線方向に反射率の異なる第１の反射率変化領域である反射率変化領域４６を備え、反射率変化領域４６と平行に直線方向の位置で反射率変化領域４６とは逆向きに反射率の異なる第２の反射率変化領域である反射率変化領域４７を備えている。反射率変化領域４６，４７は、後述するセンサー２５の発光素子２７が照射する光を反射可能な領域である。そして、反射率変化領域４６の反射率は、図１１に示すように長手方向の直線方向に連続的に変化するようにする以外にも、不連続に変化したり、所定の幅をもって段階的に変化したり、また連続的に変化する領域を段階的に設けるなどしてもよく、長手方向で反射率が異なっていれば異なり方を限定するものではない。また、反射率変化領域４７は、長手方向の位置で反射率変化領域４６とは逆向きに反射率が変化するのであれば、長手方向での反射率の異なり方を限定するものではない。
【００５８】
センサー２５は、基板２６上の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを備えている。尚、実施例４と同様なので説明を省略する。尚、受光素子２８，２９の出力は、例えば、増幅器を介してＡＤ変換手段を介して電子計算機（マイコン等）等の移動位置検出手段（図示せず）に接続されている。また、受光素子２８，２９のそれぞれの出力を差動増幅器に入力し、その差動出力を１つのＡＤ変換手段を介して電子計算機等の移動位置検出手段に接続するようにしてもよい。尚、発光素子２７と受光素子２８，２９とは、基板２６上の同一面に設けられているが、必ずしも同一の基板２６上に設ける必要はない。
【００５９】
次に、本実施例の光学式位置検出装置の動作を説明する。発光素子２７から光が照射され、その光が反射板４５の反射率変化領域４６，４７で反射される。反射率変化領域４６で反射された光は受光素子２８に到達し、反射率変化領域４７で反射された光は受光素子２９に到達する。そのときの受光素子２８の受光量を受光量ａとし、受光素子２９の受光量を受光量ｂとする。次に被検体が移動し反射板４５もそれに合わせて移動すると、発光素子２７から照射された光が反射する反射率変化領域４６の位置が変わり、反射率が変化する。これにより、受光素子２８で受光する受光量が変化することになる。この被検体が移動した後の受光素子２８の受光量を受光量ｃとする。また、この被検体が移動した後の受光素子２９の受光量を受光量ｄとする。
【００６０】
移動位置検出手段は、例えば（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）という演算を行うことにより、反射率変化領域４６，４７の光の反射位置に固有の値を得ることができる。この固有の値は、移動位置検出手段で予め知り得る値であり、受光量ａと受光量ｂとを演算することにより、被検体の移動位置を検出することが可能である。また、移動位置検出手段で、受光量ｃと受光量ｄの演算から被検体の移動後の移動位置を検出することにより、被検体がどの方向にどれだけの距離移動したかを検出することも可能である。また、受光量ａと受光量ｃを得た時間差を把握することで、被検体の移動速度を検出することも可能である。
【００６１】
以上のように、本実施例の光学式位置検出装置によれば、光源である発光素子２７から照射され反射板４５で反射した光を受光素子２８，２９で受光し、反射率により異なる受光素子２８と受光素子２９の受光量を演算することにより被検体の移動位置を検出することから、発光素子２７と受光素子２８，２９とを反射板４５に対して同一側に配置でき、光学式位置検出装置の小型化が容易である。また、本実施例のセンサー２５は、１枚の基板２６の同一面に発光素子２７と受光素子２８，２９とを設けていることから、センサー２５の小型化が可能である。
【００６２】
さらに、直線方向の位置で反射率の異なる反射率変化領域４６と、直線方向の位置で反射率変化領域４６とは逆向きに反射率の異なる反射率変化領域４７とのそれぞれから反射した光の受光量の演算により被検体の移動位置を検出することから、発光素子２７の輝度が変わったとしても、安定して被検体の移動位置を検出することができると共に、移動位置の検出感度を向上させることができる。
【００６３】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。上記実施形態の実施例３および実施例４においては、反射率で異なる受光素子２８の受光量と反射率が均一のためほぼ同一の受光素子２９の受光量との比により被検体の回転位置または移動位置を検出するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、受光素子２９の受光量により発光素子２７の照射光量が一定になるよう制御し、受光素子２８の受光量により被検体の回転位置または移動位置を検出するようにしてもよい。これによっても上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明の光学式位置検出装置は、小型化が容易なことから、ロボットのような大型機器のほか、小型の精密機器等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る光学式位置検出装置の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】同光学式位置検出装置の縦断面図である。
【図３】本発明に係る光学式位置検出装置の第２の実施例を示す斜視図である。
【図４】同光学式位置検出装置の縦断面図である。
【図５】本発明に係る光学式位置検出装置の第３の実施例を示す斜視図である。
【図６】同光学式位置検出装置の縦断面図である。
【図７】同光学式位置検出装置の受光素子の出力を示すグラフである。
【図８】本発明に係る光学式位置検出装置の第４の実施例を示す斜視図である。
【図９】同光学式位置検出装置の縦断面図である。
【図１０】本発明に係る光学式位置検出装置の第５の実施例に係る反射円盤を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る光学式位置検出装置の第６の実施例に係る反射板を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１〜４・・・・・・・・光学式位置検出装置
１０，２５・・・・・・センサー
１１，２６・・・・・・基板
１２，２７・・・・・・発光素子
１３，２８，２９・・・受光素子
１５，３０・・・・・・反射円盤
１６，３１・・・・・・回転軸
１７，３２・・・・・・反射率変化領域
３３・・・・・・・・・反射率均一領域
２０，３５・・・・・・反射板
２１，３６・・・・・・反射率変化領域
３７・・・・・・・・・反射率均一領域
４０・・・・・・・・・反射円盤
４１・・・・・・・・・回転軸
４２，４３・・・・・・反射率変化領域
４５・・・・・・・・・反射板
４６，４７・・・・・・反射率変化領域
【図１】
2007033100.tif 000003
【図２】
2007033100.tif 000004
【図３】
2007033100.tif 000005
【図４】
2007033100.tif 000006
【図５】
2007033100.tif 000007
【図６】
2007033100.tif 000008
【図７】
2007033100.tif 000009
【図８】
2007033100.tif 000010
【図９】
2007033100.tif 000011
【図１０】
2007033100.tif 000012
【図１１】
2007033100.tif 000013